Новосибирские физики сделали уникальный кулер для коллайдера в Дубне

25 Сен 2015, 10:17

Электронный кулер для коллайдера НИКА в Дубне разработал и изготовил новосибирский ИЯФ СО РАН. Система за 3 млн евро позволит существенно повысить качество ионного пучка в ускорителе, с помощью которого ученые рассчитывают получить ответы на ряд важных вопросов фундаментальной физики.

Новосибирский институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН завершили разработку и производство системы электронного охлаждения для международного проекта НИКА — ион-ионного ускорителя, создаваемого в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Оборудование и обеспечит возможность для проведения эксперимента в ускорителе на принципиально новом уровне.

Как пояснили в пресс-службе ИЯФ СО РАН, эффективность столкновения пучков в ускорителе зависит от плотности потока ионов: чем сильнее сжаты пучки, тем вероятнее столкновение частиц. Система, разработанная в Новосибирске, позволяет в тысячи раз уменьшить фазовые объемы охлаждаемых пучков: для этого холодные электроны направляются магнитным полем из электронной пушки в кольцо ускорителя, где они сводятся с горячими ионами, какое-то время движутся по кольцу вместе и за счет столкновений охлаждают ионы.

«Неохлажденный пучок напоминает фонарик, а охлажденный — лазер, у которого очень узкая расходимость, маленький энергетический разброс, поэтому качество этих пучков существенно повышается, — приводит слова руководителя проекта, заведующего научно-исследовательской лабораторией ИЯФ СО РАН Василия Пархомчука пресс-служба института. — Плотность энергии у них существенно выше, чем у неохлажденных. Ни одна научная организация в мире не умеет делать оборудование такого класса. Наш институт является абсолютным лидером в этой области».

Электронные системы охлаждения или кулеры открыли настолько широкие перспективы, что в настоящее время ионные накопители без них практически не используются. Длина кулера, придуманного в ИЯФ, 6 м, высота — 4 м, вес — порядка 15 тонн. Стоимость проекта оценивается в 3 млн евро, работы по контракту продолжались три года. До конца года институт будет налаживать оборудование, настраивать электронный пучок и изучать режимы работы электронной пушки. Затем специалисты ИЯФ СО РАН поедут вместе с кулером в Дубну и на начальном этапе будут заниматься отладкой установки и обучением коллег из ОИЯИ.

Идея создания систем электронного охлаждения была впервые предложена в ИЯФ СО АН полвека назад, в 1965 году, и стала сенсацией в области ускорительной физики, так как кардинально расширяла возможности эксперимента. Кулеры, разработанные в Новосибирске, используют в научных лабораториях всего мира, в том числе и на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН.

Ускоритель тяжелых ионов НИКА — это работа Объединенного института ядерных исследований, один из mega-science проектов России. Периметр коллайдера 336 метров. Предполагается, что на нем будут получены ответы на ряд важных вопросов фундаментальной физики, а также найдется выход на практические приложения, в частности, может быть создан центр радиационной терапии онкологических заболеваний. ОИЯИ подписал меморандум о сотрудничестве в проекте НИКА с ИЯФ СО РАН, ЦЕРН, с Брукхейвенской национальной лабораторий (США), с китайскими и европейскими научными центрами. ИЯФ СО РАН разрабатывает и изготавливает для проекта НИКА не только кулер, но и другие элементы, например, ускоряющие станции на основе новых аморфных магнитных материалов для бустера коллайдера.